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• Yony Vásquez

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INDICE 1

RESUMEN ................................................................................................................2

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OBJETIVOS ..............................................................................................................3 2.1

Objetivo General ....................................................................................3

2.2

Objetivos Específicos ..............................................................................3

3

JUSTIFICACIÓN ......................................................................................................3

4

COMPUERTA ...........................................................................................................3

5

4.1

Definición de compuerta: ........................................................................3

4.2

Aplicación y utilidad de las compuertas:................................................4

TIPOS DE COMPUERTAS ......................................................................................5 5.1

Según las condiciones del flujo aguas abajo: .........................................5

5.1.1

Compuerta con descarga libre.................................................................5

5.1.2

Compuerta con descarga sumergida o ahogada. .....................................5

5.2

Según el tipo de operación o funcionamiento .......................................5

5.2.1

Compuertas principales..........................................................................5

5.2.2

Compuerta de emergencia: .....................................................................6

5.3

De acuerdo a sus características geométricas: ......................................6

5.3.1

Compuertas planas. ...............................................................................6

5.3.2

Compuertas curvas o alabeadas: .............................................................6

5.4

Según el mecanismo de izado: ................................................................6

5.4.1

Compuertas deslizantes..........................................................................6

5.4.2

Compuertas rodantes: ............................................................................7

5.5

Compuertas en tuberías, también llamadas válvulas: ..........................7

5.5.1

Válvulas esféricas. ................................................................................7

5.5.2

Válvulas de mariposa..............................................................................7

5.5.3

Válvulas de aguja. ..................................................................................8

6

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE UNA COMPUERTA HIDRAULICA...........................................................................................................8

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CONCLUSIONES ...................................................................................................10

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BIBLIOGRAFIA .....................................................................................................10

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Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

1 RESUMEN En el siguiente trabajo de hidráulica hablaremos sobre las compuertas hidráulicas las cuales son unos dispositivos hidráulicos - mecánicos destinados a regular el pasaje de agua u otro fluido en una tubería, en un canal, presas, obras de derivación u otra estructura hidráulica. Las compuertas fueron creadas por los europeos, pero en nuestro continente los primeros en utilizarlas fueron los indígenas en Mesoamérica eran hechas con obstrucciones de tierra en los canales, sea como compuertas de cabecera y de desagüe a manera de puertitas en los canales. Las aplicaciones que tienen las compuertas son: Control de inundaciones, Proyectos de irrigación, Crear reservas de agua, Sistemas de drenaje, Proyectos de aprovechamiento de suelo, Plantas de tratamiento de agua, Incrementar capacidad de reserva de las presas, entre otras. Las compuertas se pueden clasificar Según las condiciones de flujo de agua abajo, según el tipo de operación y funcionamiento, según sus características geométricas, según el mecanismo de izado y las compuertas en tuberías.

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2 OBJETIVOS 2.1 Objetivo General Determinar la gran importancia y el uso que tienen los diferentes tipos de compuertas hidráulicas en la rama de la ingeniería.

2.2 Objetivos Específicos  Explicar las múltiples aplicaciones que tienen las compuertas hidráulicas.  Hablar de los diferentes tipos de compuertas hidráulicas que existen.  Mostrar esquemáticamente los tipos de compuertas hidráulicas.

3 JUSTIFICACIÓN Las compuertas hidráulicas juegan un papel muy importante ya que nacen de una necesidad o un problema bien sea social, político, económico en donde su objetivo no es más que satisfacer nuestras necesidades ya que nos brinda un mejor desarrollo. En el que hacer de ingenieros sanitarios e ingenieros civiles, se incluye diseño de estructuras hidráulicas que almacén, contengan y transporten fluidos, especialmente agua, por ello es necesario conocer todos aquellos elementos aplicados para relacionar las propiedades de los fluidos quietos y en movimiento con herramientas analíticas que nos permitan dimensionar adecuadamente dichas estructuras, cuantificar los flujos a través de ellos y enfrentar los fenómenos hidráulicos que el transporte de éstos genere.

4 COMPUERTA 4.1 Definición de compuerta: Una compuerta es una placa móvil, plana o curva, que, al levantarse, forma un orificio entre su borde inferior y la estructura hidráulica (presa, canal, etc.) sobre la cual se instala, y se utiliza para la regulación de caudales, en la mayoría de los casos, y como emergencia y cierre para mantenimiento de otras estructuras. Véase la Figura 1.

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FIGURA 1

Flujos a través de una compuerta plana y de una compuerta radial.

Puerta movible que se coloca en las esclusas de los canales y en los portillos de las presas de río para detener o dejar pasar las aguas. Las compuertas son equipos mecánicos utilizados para el control del flujo del agua y mantenimiento en los diferentes proyectos de ingeniería, tales como presas, canales y proyectos de irrigación. Existen diferentes tipos y pueden tener diferentes clasificaciones, según su forma, función y su movimiento.

4.2 Aplicación y utilidad de las compuertas:  Control de flujos de aguas  Control de inundaciones  Proyectos de irrigación  Crear reservas de agua  Sistemas de drenaje  Plantas de tratamiento de agua  Incrementar capacidad de reserva de las presas

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5 TIPOS DE COMPUERTAS Las condiciones físicas, hidráulicas, climáticas y de operación, evaluadas apropiadamente, imponen la selección del tipo y tamaño adecuado de las compuertas. Éstas se diseñan de diferentes tipos y con variadas características en su operación y en su mecanismo de izado, los cuales permiten clasificarlas en grupos generales, de la siguiente manera:

5.1 Según las condiciones del flujo aguas abajo: Compuerta con descarga libre. Compuerta con descarga sumergida o ahogada.

FIGURA 2

Tipos de descarga en compuertas.

5.2 Según el tipo de operación o funcionamiento Compuertas principales.  De regulación.  De guarda o de cierre. Las compuertas principales se diseñan para operar bajo cualquier condición de flujo; se les llama de regulación cuando se les conciben para controlar caudales en un canal abierto o sobre una estructura de presa, con aberturas parciales, y se conocen como compuertas de guarda o de cierre aquellas que funcionan completamente abiertas o cerradas.

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Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil Compuerta de emergencia: Las compuertas de emergencia se utilizan en los eventos de reparación, inspección y mantenimiento de las compuertas principales, siendo concebidas para funcionar tanto en condiciones de presión diferencial, en conductos a presión, como en condiciones de presión equilibrada

5.3 De acuerdo a sus características geométricas: Compuertas planas.  Rectangulares  Cuadradas  Circulares  Triangulares, etc. Compuertas curvas o alabeadas:  Radiales  Tambor  Cilíndricas

5.4 Según el mecanismo de izado: Compuertas deslizantes. En las compuertas deslizantes, el elemento de cierre u obturación se mueve sobre superficies deslizantes (guías o rieles) que sirven, a la vez, de apoyo y sello. Generalmente, se construyen de acero colado, y se emplean en estructuras de canales y en algunas obras de captación, en presas o tanques de regulación. La hoja de la compuerta o elemento de obturación se acciona con un mecanismo elevador, a través de un vástago o flecha de acero. Véase la Figura 3.

FIGURA 3

Compuerta deslizante

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Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil Compuertas rodantes: En las compuertas rodantes, véase la Figura 4, el elemento de cierre u obturación se mueve sobre un tren de ruedas, rodillos o de engranajes, hasta la posición de condición estanca. Se utilizan en obras de toma profundas, para casos de emergencia y de servicio, así como para cierre en mantenimiento, en conductos a presión. Ruedan a su posición de sello debido a su propio peso y se izan con cadenas o cables por medio de grúas especiales, fuera de la superficie del agua, hasta una caseta de operación, donde se les hace mantenimiento.

FIGURA 4

Compuerta rodante.

5.5 Compuertas en tuberías, también llamadas válvulas: Válvulas esféricas. Una válvula de bola o válvula de esfera, es un mecanismo de llave de paso que sirve para regular el flujo de un fluido canalizado y se caracteriza porque el mecanismo regulador situado en el interior tiene forma de esfera perforada. Véase la figura 5.

Válvulas de mariposa. Una válvula de mariposa es un dispositivo para interrumpir o regular el flujo de un fluido en un conducto, aumentando o reduciendo la sección de paso mediante una placa, denominada «mariposa», que gira sobre un eje. Al disminuir el área de paso, aumenta la pérdida de carga local en la válvula, reduciendo el flujo. Véase la figura 6.

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Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil Válvulas de aguja. La válvula de aguja es llamada así por el vástago cónico que hace de obturador sobre un orificio de pequeño diámetro en relación el diámetro nominal de la válvula. Véase la figura 7.

FIGURA 6

FIGURA 5

FIGURA 7

6 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DE UNA COMPUERTA HIDRAULICA Dimensiones del canal donde se emplazara la compuerta. Caudal requerido. Profundidad del agua

Se debe notar que la descarga supercrítica bajo la compuerta reduce progresivamente su profundidad a lo largo de una corta distancia, a/cc, aguas abajo, hasta una sección en donde la contracción del chorro es completa, llamada vena contracta. La profundidad del flujo en la vena contracta, y2 , se relaciona con la abertura,

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Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil a, por medio del coeficiente de contracción, Cc, así: Cd = Y2/a El coeficiente de contracción Cc: Para el caso de compuertas planas verticales (𝜃 = 90°) el valor de Cc se ubica de 0.60 a 0.63 para este escrito se asume que Cc es una constante de Cc = 0.62

H. R. Henry (1950) estudió ampliamente el coeficiente de descarga en compuertas planas verticales, con descargas libres y sumergidas, cuyos resultados fueron corroborados por A. Cofré y Buchheister, y mostrados en las curvas Cd vs. y1 /a, en función de y3 /a, y3 es la profundidad de aguas abajo de la compuerta, operando con descarga sumergida. El valor de número de Froude se hallará con la fórmula:

El área de conducción del chorro se hallara con la fórmula: A2 = b.y2 La velocidad del flujo se encontrará con la ecuación de continuidad: v2 = A2/Q El valor de número de Froude se hallará con la fórmula:

El salto se produce cuando una corriente de agua tiene un Número de Froude, Fr2 > 1 y aguas abajo por X motivo la corriente de agua tiene un Fr2 < 1. Para que un flujo tome un Fr2 > 1 lo más común es que esto suceda a la salida de una compuerta, al pie de un cimacio, o al pie de una rápida

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7 CONCLUSIONES  Al terminar la investigación acerca de las compuertas hidráulicas, hemos podido determinar la importancia y las aplicaciones que tienen las diferentes compuertas aquí, ya explicadas y representadas en esquemas visuales.  Las compuertas son utilizadas mayormente en presas de gran tamaño, las cuales tienen la función general de aliviar, mantener o soportar un nivel de agua, dependiendo de la función que se quiera poner a cumplir tal compuerta, un ejemplo bastante conocido, son las compuertas en el canal de Panamá, las cuales son de vital importancia en la economía mundial, ya que debido a estas el tiempo de transporte de cargas en barcos, se hace más corto.  Las compuertas que se utilizan en canales son las de tipo plano deslizante.

8 BIBLIOGRAFIA  https://prezi.com/jsbvxubr5arb/diseno-de-compuerta/  http://www.proemisa.com/archivos_subidos/fitxa_comp_desliz_96_02.pdf

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